(57)【要約】  【課題】実質的なＤＰＦ再生の完了後の無駄なポスト噴射を抑制することができるディーゼルエンジンを提供する。  【解決課題】この課題解決のため、ＤＰＦの温度推定値と燃料噴射量に基づいて、制御手段がＰＭ堆積推定値を演算Ｓ７し、このＤＰＦのＰＭ堆積推定値が所定の再生完了判定値に至ったら、制御手段がポスト噴射によるＤＰＦの再生処理を完了Ｓ９させるようにしたディーゼルエンジンにおいて、ＤＰＦの温度推定値の演算Ｓ６を、ＤＰＦ入口排気温度とＤＯＣをすり抜けるポスト噴射燃料のスリップ推定値とに基づいて、制御手段が演算する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気経路にＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)とを配置し、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、制御手段(３)がＤＰＦ再生手段(４)にポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を実施(Ｓ４)させ、排気(５)中に未燃燃料を混入させることにより、ＤＯＣ(１)での未燃燃料の触媒燃焼で排気温度を上昇させて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭを焼却させ、制御手段(３)がＤＰＦ(２)の温度推定値を演算し、このＤＰＦ(２)の温度推定値と燃料噴射量に基づいて、制御手段(３)がＰＭ堆積推定値を演算(Ｓ７)し、このＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生完了判定値に至ったら、制御手段(３)がポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を完了(Ｓ９)させるようにしたディーゼルエンジンにおいて、
ＤＰＦ(２)の温度推定値の演算(Ｓ６)を、ＤＰＦ入口排気温度とＤＯＣ(１)をすり抜けるポスト噴射燃料のスリップ推定値とに基づいて、制御手段(３)が演算する、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、実質的なＤＰＦ再生の完了後の無駄なポスト噴射を抑制することができるディーゼルエンジンに関する。この明細書及び特許請求の範囲で、ＤＯＣとはディーゼル酸化触媒、ＤＰＦとはディーゼルパティキュレートフィルタ、ＰＭとは粒子状物質をいう。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンとして、排気経路にＤＯＣとＤＰＦとを配置し、ＤＰＦのＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、制御手段がＤＰＦ再生手段にポスト噴射によるＤＰＦの再生処理を実施させ、排気中に未燃燃料を混入させることにより、ＤＯＣでの未燃燃料の触媒燃焼で排気温度を上昇させて、ＤＰＦに堆積したＰＭを焼却させ、制御手段がＤＰＦの温度推定値を演算し、このＤＰＦの温度推定値と燃料噴射量に基づいて、制御手段がＰＭ堆積値を演算し、このＤＰＦのＰＭ堆積推定値が所定の再生完了判定値に至ったら、制御手段がポスト噴射によるＤＰＦの再生処理を完了させるものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種のディーゼルエンジンによれば、ＤＰＦを再生して再利用することができる利点がある。
しかし、この従来技術では、ＤＰＦの温度推定値の演算にＤＯＣをすり抜けるポスト噴射燃料のＤＰＦでの燃焼が反映されていないため、問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５５５７５号公報(図１参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
《問題》  実質的なＤＰＦ再生の完了後も無駄なポスト噴射が長く実施されるおそれがある。
ＤＰＦの温度推定値の演算にＤＯＣをすり抜けるポスト噴射燃料のＤＰＦでの燃焼が反映されていないため、ＤＰＦの温度推定値が実質的に低めに推定され、ひいてはＰＭ堆積推定値が実質的に多めに推定されることにより、ＤＰＦの再生が実質的に完了していても、ＤＰＦのＰＭ堆積推定値が再生完了判定値に至る時期が大幅に遅れ、実質的なＤＰＦ再生完了後も無駄なポスト噴射が長く実施されるおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、実質的なＤＰＦ再生の完了後の無駄なポスト噴射を抑制することができるディーゼルエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１、図２に例示するように、排気経路にＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)とを配置し、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、制御手段(３)がＤＰＦ再生手段(４)にポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を実施(Ｓ４)させ、排気(５)中に未燃燃料を混入させることにより、ＤＯＣ(１)での未燃燃料の触媒燃焼で排気温度を上昇させて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭを焼却させ、制御手段(３)がＤＰＦ(２)の温度推定値を演算し、このＤＰＦ(２)の温度推定値と燃料噴射量に基づいて、制御手段(３)がＰＭ堆積推定値を演算(Ｓ７)し、このＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生完了判定値に至ったら、制御手段(３)がポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を完了(Ｓ９)させるようにしたディーゼルエンジンにおいて、
図１、図２に例示するように、ＤＰＦ(２)の温度推定値の演算(Ｓ６)を、ＤＰＦ入口排気温度とＤＯＣ(１)をすり抜けるポスト噴射のスリップ推定値とに基づいて、制御手段(３)が演算する、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【発明の効果】
【０００７】
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》  実質的なＤＰＦ再生完了後の無駄なポスト噴射を抑制することができる。
図１、図２に例示するように、ＤＰＦ(２)の温度推定値の演算(Ｓ６)を、ＤＰＦ入口排気温度とＤＯＣ(１)をすり抜けるポスト噴射燃料のスリップ推定値とに基づいて、制御手段(３)が演算するので、ＤＰＦ(２)の温度推定値がＤＯＣ(１)をすり抜けるポスト噴射燃料のＤＰＦ(２)での燃焼を反映した正確なものとなり、ひいてはこのＤＰＦ(２)の温度推定値に基づくＰＭ堆積推定値の推定も正確なものとなり、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が再生完了判定値に至る時期が実質的なＤＰＦ再生完了の時期から大幅に遅れることがなくなり、実質的なＤＰＦ再生の完了後の無駄なポスト噴射を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの模式図である。
【図２】図１のエンジンの制御手段による処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１、図２は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図であり、この実施形態では、コモンレール式の水冷立形直列多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
【００１０】
このディーゼルエンジンは、次のように構成されている。
シリンダブロック(６)の上部にシリンダヘッド(７)を組み付け、シリンダブロック(６)の前部にエンジン冷却ファン(８)を配置し、シリンダブロック(６)の後部にフライホイール(９)を配置している。シリンダヘッド(７)の横一側には排気マニホルド(１０)を組み付け、排気マニホルド(１０)に過給機(１１)を組み付け、過給機(１１)の下流の排気経路に排気処理装置(１２)を配置している。
【００１１】
燃料タンク(１３)に燃料サプライポンプ(１４)を介してコモンレール(１５)を接続し、コモンレール(１５)に各気筒毎の燃料インジェクタ(１６)を接続している。
フライホイール(９)にパルサロータ(１７)を取り付け、動弁カム軸(１８)にカム軸ロータ(１９)を取り付け、パルサロータ(１７)にピックアップコイル(２０)を対向させ、カム軸ロータ(１９)に気筒判別センサ(２１)を対向させ、ピックアップコイル(２０)でエンジン実回転数とクランク角度とを検出し、気筒判別センサ(２１)で所定の気筒の上死点が圧縮上死点であるか排気上死点であるか等、各気筒の燃焼行程を検出する。目標回転数検出センサ(２３)で調速レバー(２２)の調速位置、すなわちエンジン目標回転数を検出する。
ピックアップコイル(２０)と気筒判別センサ(２１)と目標回転数検出センサ(２３)とを制御手段(３)を介して燃料インジェクタ(１６)の電磁弁(３０)に連携させている。
制御手段(３)は、エンジン目標回転数とエンジン実回転数とに基づいて燃料噴射量(メイン噴射量)を演算し、クランク角度に基づいて、所定タイミングで燃料インジェクタ(１６)の電磁弁(３０)を開閉し、燃料インジェクタ(１６)から所定タイミングで所定量のメイン噴射を行う。制御手段(３)は、マイコンである。
【００１２】
排気処理装置(１２)の構成は、次の通りである。
ケーシング(２４)内にＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)とを収容している。上流にＤＯＣ(１)を配置し、下流にＤＰＦ(２)を配置している。
ＤＯＣ(１)は、セラミックのハニカム担体で、酸化触媒を担持させ、セル(１ａ)の両端を開口したフロースルータイプで、セル(１ａ)の内部を排気(５)が通過するようになっている。
ＤＰＦ(２)は、セラミックのハニカム担体で、隣合うセル(２ａ)の端部を交互に目封じたウォールフロータイプである。セル(２ａ)の内部とセル(２ａ)の壁(１ｂ)を排気が通過し、セル(２ａ)の壁(２ｂ)でＰＭを捕捉する。
【００１３】
ＤＯＣ(１)の入口側にはＤＯＣ入口側温度センサ(２５)を配置し、ＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)との間にＤＦＦ入口側温度センサ(２６)を配置している。また、ＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)との間にＤＰＦ入口側排気圧センサ(２７)を配置し、ＤＰＦ(２)の入口側と出口側との間に入口側と出口側の排気圧の差圧を検出する差圧センサ(２８)を配置している。
ＤＯＣ入口側温度センサ(２５)とＤＦＦ入口側温度センサ(２６)とＤＰＦ入口側排気圧センサ(２７)と差圧センサ(２８)とは制御手段(３)を介して燃料インジェクタ(１６)の電磁弁(３０)に連携させている。
【００１４】
制御手段(３)は、燃料噴射量とＤＰＦ入口温度とに基づいてＤＰＦ(２)の第１のＰＭ堆積推定値を演算するとともに、ＤＰＦ入口側排気圧とＤＰＦ(２)の入口側と出口側の差圧に基づいてＤＰＦ(２)の第２のＰＭ堆積推定値を演算する。第１のＰＭ堆積推定値と第２のＰＭ堆積推定値のいずれかが所定の再生要求値に至った後、制御手段(３)がＤＰＦ再生手段(４)にＤＰＦ(２)の再生処理を実施させ、ＤＰＦ(２)の再生を完了させる。ＤＰＦ再生手段(４)は、コモンレールシステム(２９)とＤＯＣ(１)との組み合わせからなり、ＤＰＦ(２)の再生処理は燃料インジェクタ(１６)からメイン噴射の後にポスト噴射を行い、その未燃燃料をＤＯＣ(１)で触媒燃焼させることにより行う。
【００１５】
図１、図２に示すように、排気経路にＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)とを配置し、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、制御手段(３)がＤＰＦ再生手段(４)にポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を実施(Ｓ４)させ、排気(５)中に未燃燃料を混入させることにより、ＤＯＣ(１)での未燃燃料の触媒燃焼で排気温度を上昇させて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭを焼却させ、制御手段(３)がＤＰＦ(２)の温度推定値を演算し、このＤＰＦ(２)の温度推定値と燃料噴射量に基づいて、制御手段(３)がＰＭ堆積推定値を演算(Ｓ７)し、このＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生完了判定値に至ったら、制御手段(３)がポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を完了(Ｓ９)させるようにしている。
【００１６】
図１、図２に示すように、ＤＰＦ(２)の温度推定値の演算(Ｓ６)を、ＤＰＦ入口排気温度とＤＯＣ(１)をすり抜けるポスト噴射燃料のスリップ推定値とに基づいて、制御手段(３)が演算する。
【００１７】
制御手段(３)による処理の流れは次の通りである。
図２に示すように、ステップ(Ｓ１)ではＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値がＤＰＦ再生要求値に至ったか否かが判定され、判定が否定である場合には、判定が肯定されるまでステップ(Ｓ１)を繰り返す。
ステップ(Ｓ１)での判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２)でＤＯＣ(１)の推定温度が活性化温度に至っているか否かが判定され、判定が否定である場合には、判定が肯定されるまでステップ(Ｓ２)を繰り返す。
ステップ(Ｓ２)での判定が肯定されると、ステップ(Ｓ３)でポスト噴射量を演算し、ステップ(Ｓ４)でポスト噴射によるＤＰＦの再生処理を実施する。
【００１８】
次に、ステップ(Ｓ５)でＤＯＣ(１)をすり抜けるポスト噴射燃料のスリップ推定値を演算し、ステップ(Ｓ６)でＤＰＦ入口排気温度とＤＯＣ(１)をすり抜けるポスト噴射燃料のスリップ推定値等に基づいてＤＰＦ(２)の温度推定値を演算し、ステップ(Ｓ７)でＤＰＦ(２)の温度推定値と燃料噴射量等に基づいてＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値を演算し、ステップ(Ｓ８)でＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値がＤＰＦ(２)の再生完了値に至ったか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ９)でポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を完了する。ステップ(Ｓ８)での判定が否定されると、ステップ(Ｓ２)に戻る。
【００１９】
ＤＯＣ(１)の推定温度は、ＤＯＣ入口排気温度、ＤＯＣ(１)の比熱、ＤＯＣ(１)からの放熱等に基づいて制御手段(３)が演算する。
ＤＯＣ(２)の活性化温度は２５０℃とする。
ポスト噴射量は、ＤＰＦ入口排気温度の目標温度を６００℃とし、ＤＰＦ入口排気温度、ＤＯＣ入口排気温度、排気流量に基づいて、制御手段(３)が演算する。
排気流量は吸気流量とメイン噴射量とＤＯＣ入口排気温度に基づいて、制御手段(３)が演算する。
ポスト噴射は、コモンレールシステム(２９)のインジェクタ(１６)から、圧縮上死点付近でのメイン噴射の後、排気行程中に行う。
ＤＯＣ(１)をすり抜けるポスト噴射燃料のスリップ推定値は、ＤＯＣ入口排気温度、ポスト噴射量、ＤＯＣの未燃燃料浄化率に基づいて、制御手段(３)が演算する
ＤＰＦ(２)の温度推定値は、ＤＰＦ入口排気温度、排気流量、ＤＯＣ(１)のポスト噴射スリップ推定値、ＰＭ燃焼の熱量に基づいて、制御手段(３)が演算する。
ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値は、メイン噴射量とポスト噴射量とエンジン回転数とＤＰＦ(２)の温度推定値に基づいて実験的に求められたＰＭ生成消失マップにより、制御手段(３)が単位時間当たりのＰＭの生成量と消失量を演算し、これを積算して求める。
【符号の説明】
【００２０】
(１) ＤＯＣ
(２) ＤＰＦ
(３) 制御手段
(４) ＤＰＦ再生手段
(５) 排気
(Ｓ４) 再生処理を実施
(Ｓ６) ＤＰＦの温度推定値の演算
(Ｓ７) ＰＭ堆積推定値を演算
(Ｓ９) 再生処理を完了
【図１】
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【図２】
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